低溫環(huán)境下混凝土保溫技術(shù)措施

崔澤軍

(福建省百川建設(shè)發(fā)展有限公司)

0 概述

混凝土結(jié)構(gòu)廣泛應(yīng)用于建筑工程中，混凝土的施工質(zhì)量嚴(yán)重影響結(jié)構(gòu)的安全性、可靠度和耐久性。在西藏、新疆、青海等高海拔地區(qū)及北方寒冷地區(qū)的冬季，日平均氣溫低、晝夜溫差大，自然環(huán)境惡劣，混凝土施工質(zhì)量難以得到有效保證，往往在冬季選擇停止混凝土工程施工作業(yè)，這就導(dǎo)致工程建設(shè)周期延長。為了縮短工期，混凝土工程需要在冬季連續(xù)施工。西藏那曲地區(qū)聶榮縣查當(dāng)鄉(xiāng)至永曲鄉(xiāng)公路改建工程第三合同段項(xiàng)目在具體實(shí)施過程中，混凝土拌合站采用了先進(jìn)的蒸汽鍋爐配合管道鋪設(shè)系統(tǒng)加熱材料，并對料倉、蓄水池、標(biāo)養(yǎng)室、外加劑儲(chǔ)存?zhèn)}及拌合樓等臨時(shí)建筑物進(jìn)行加熱保溫。根據(jù)具體的數(shù)據(jù)指標(biāo)，經(jīng)過分析和試驗(yàn)，嚴(yán)格控制各施工環(huán)節(jié)的具體操作，保證混凝土工程在低溫環(huán)境下高效完成。

1 主要保溫措施

1.1 原材料的選用

⑴水泥和摻合料的檢驗(yàn)與選型?；炷猎诤涞貐^(qū)低溫季節(jié)施工，應(yīng)保證耐久性滿足相關(guān)規(guī)范要求。水泥一般選用42.5及以上等級、水化熱高的硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥。如需要添加粉煤灰（摻合料），則優(yōu)先選用I、II級灰，替代摻量，宜超量替代。

⑵粗細(xì)集料檢驗(yàn)分析。細(xì)度模數(shù)、針片狀含量、堅(jiān)固性及堿活性等直接影響混凝土質(zhì)量的技術(shù)指標(biāo)應(yīng)經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)收集數(shù)據(jù)進(jìn)行分析確定。細(xì)集料應(yīng)選用良好級配的中、粗砂；粗集料要堅(jiān)硬，且其中不能含有活性材料，避免產(chǎn)生堿-骨料反應(yīng)。

圖1 寒冷地區(qū)低溫季節(jié)混凝土施工工藝流程圖

⑶外加劑的檢驗(yàn)與選型。對有抗凍性能技術(shù)要求的混凝土，使用引氣減水劑和防凍劑。外加劑生產(chǎn)廠家應(yīng)根據(jù)具體設(shè)計(jì)文件中對混凝土耐久性技術(shù)要求提供具體技術(shù)參數(shù)指標(biāo)（含氣量、凝結(jié)時(shí)間、減水率等）。外加劑摻量，應(yīng)結(jié)合具體技術(shù)參數(shù)指標(biāo)和具體項(xiàng)目所在地自然環(huán)境等通過試驗(yàn)確定。

1.2 混凝土配合比設(shè)計(jì)

通過混凝土配合比設(shè)計(jì)，滿足設(shè)計(jì)文件要求的混凝土強(qiáng)度、耐久性和其他性能指標(biāo)，同時(shí)要滿足施工過程中的工作性能。在配合比設(shè)計(jì)過程中，根據(jù)設(shè)計(jì)文件要求并結(jié)合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析比較，明確各種類混凝土各項(xiàng)性能技術(shù)指標(biāo)要求中的主控指標(biāo)。根據(jù)各種材料的具體物理化學(xué)性質(zhì)（試驗(yàn)檢測報(bào)告），通過試驗(yàn)及數(shù)據(jù)分析設(shè)計(jì)出粗集料的混合比例、水灰比、膠骨比及砂率（砂率很大程度影響混凝土的抗凍性能）。配合比設(shè)計(jì)中還要考慮混凝土在生產(chǎn)、施工過程中的損耗量。

1.3 建立保溫拌合站

建立全封閉拌合站，砂石集料料倉與拌合機(jī)配料機(jī)相鄰，采用封閉式保溫棚建設(shè)拌合站和料倉，僅在車輛通行處留設(shè)出入口。采用蒸汽鍋爐配合鋪設(shè)管道對集料進(jìn)行加熱，保證材料能達(dá)到并維持3℃以上。

⑴拌合用水的加熱及保溫措施：蒸汽鍋爐加熱拌合用水，加熱溫度為35～60℃（混凝土拌和物出機(jī)溫度控制在10～30℃范圍內(nèi)），采用復(fù)合保溫板包裹水箱四周及頂口進(jìn)行保溫。

⑵主機(jī)操作室的保溫：為使拌料系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，主機(jī)房溫度需保證維持在0℃以上。主機(jī)操作室采用空調(diào)調(diào)節(jié)主機(jī)、過渡艙及計(jì)量稱等設(shè)備設(shè)施溫度，主機(jī)房門窗均懸掛棉門簾封閉保溫。

⑶集料輸送上料過程的保溫措施：采用皮帶輸送機(jī)直接將分別堆放的粗、細(xì)集料從保溫料倉內(nèi)輸送至拌合站的集料自動(dòng)計(jì)量料斗內(nèi)。輸送帶周邊包裹設(shè)置鋼筋骨架，再用彩鋼復(fù)合保溫板對骨架四周進(jìn)行全封閉保溫。為減少熱量的損失及保溫材料的用量，粗細(xì)集料保溫料倉宜設(shè)置在離拌合站最近的地方。

⑷主機(jī)攪拌倉內(nèi)鋪設(shè)加熱管道保溫，確?；炷脸鰴C(jī)放料至輸送車時(shí)不受凍。

⑸拌和用水的上水管道和外加劑管道采用套橡膠保溫管措施保溫。外加劑儲(chǔ)存室內(nèi)采用蒸汽鍋爐配合鋪設(shè)管道進(jìn)行保溫，門窗懸掛棉門簾保溫，保證室溫維持在0℃以上。

1.4 混凝土拌合物熱工計(jì)算

以項(xiàng)目橋梁下部結(jié)構(gòu)混凝土（C30混凝土）為例進(jìn)行熱工計(jì)算。

混凝土出料溫度的估算公式：

t=［（m1×t1+m2×t2+m3×t3）×0.2+m4×t4］/［（m1+m2+m3）×0.2+m4］

式中：

m1——每m3混凝土水泥質(zhì)量，kg；

m2——每m3混凝土砂質(zhì)量，kg；

m3——每m3混凝土碎石質(zhì)量，kg；

m4——每m3混凝土水質(zhì)量，kg；

t1——水泥入罐溫度，℃；

t2——砂子入罐溫度，℃；

t3——碎石入罐溫度，℃；

t4——水入罐溫度，℃。

本項(xiàng)目根據(jù)實(shí)際情況，制定了《混凝土工程冬季施工專項(xiàng)方案》，方案中要求混凝土入模溫度按10℃來控制?？紤]到混凝土實(shí)際運(yùn)距等，要求混凝土出機(jī)溫度不低于15℃，按15℃控制。集料堆場采取封閉加熱保溫措施，保證集料能達(dá)到并維持3℃以上，粗細(xì)集料按3℃取值。罐中保存水泥，保溫性能良好，水泥從罐中取料運(yùn)輸至拌合站過程中基本無溫度損耗，故水泥入倉溫度以5℃計(jì)。

本項(xiàng)目C30混凝土配合比為：

mca（水泥）:ms（砂）:mg（碎石）:mwa（水）=382:709:1156:150

根據(jù)以上條件反推出拌合用水需要加熱到的溫度：

t4=｛t×［（m1+m2+m3）×0.2+m4］－（m1×t1+m2×t2+m3×t3）×0.2｝/m4

=｛15×［（382+709+1156）×0.2+150］－（382×5+709×3+1156×3）×0.2｝/150

=49.93℃

項(xiàng)目部拌合用水加熱按55℃加熱控制。

反算C30混凝土的出機(jī)溫度：

t=［（m1×t1+m2×t2+m3×t3）×0.2+m4×t4］/［（m1+m2+m3）×0.2+m4］

=［（382×5+709×3+1156×3）×0.2+150×55］/［（382+709+1156）×0.2+150］

=16.27℃

符合要求。

1.5 混凝土攪拌

混凝土拌合過程要盡量減少熱量損失。投料遵循：粗細(xì)集料→水→水泥→外加劑的順序。集料上料隨上隨用。

⑴混凝土攪拌前，需要通過熱工計(jì)算確定原材料所需的最高溫度（需經(jīng)過試拌驗(yàn)證計(jì)算數(shù)據(jù)），保證混凝土出機(jī)溫度不低于15℃。

⑵混凝土原材料的加熱應(yīng)優(yōu)先加熱拌合用水（采用蒸汽鍋爐加熱）。具體加熱溫度根據(jù)要求的混凝土出機(jī)溫度，通過熱工計(jì)算確定。加熱拌合用水的同時(shí)對骨料進(jìn)行加熱保溫，根據(jù)每天用量集中在室內(nèi)通過蒸汽鍋爐管道加熱。

⑶加強(qiáng)混凝土配合比和坍落度控制。在投料前，要先用熱水沖洗攪拌機(jī)，按照規(guī)范順序投料?；炷恋臄嚢钑r(shí)間要比常溫狀態(tài)延長50%，等到混凝土拌合均勻時(shí)為止。

1.6 混凝土運(yùn)輸

采用保溫材料包裹混凝土運(yùn)輸車罐體?；炷凛斔捅靡潭ㄔO(shè)置在保溫棚或洞室內(nèi)，混凝土輸送管溫度低于10℃時(shí)用橡膠保溫管包裹保溫，以保證混凝土入模溫度。

1.7 混凝土澆筑

⑴混凝土澆注前，做好保溫設(shè)施的全面檢查工作，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)解決。具體操作要由經(jīng)過專業(yè)培訓(xùn)且具備一定的工作經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)人員進(jìn)行，定員定崗，以保證混凝土質(zhì)量。

⑵混凝土澆筑前，還應(yīng)保證鋼筋和模板表面清潔。施工環(huán)境溫度不低于5℃，必要時(shí)，澆筑前可對模板、鋼筋進(jìn)行預(yù)熱。

⑶盡量縮短混凝土從出料點(diǎn)運(yùn)送至澆筑地點(diǎn)的時(shí)間，做好現(xiàn)場組織調(diào)度，快速完成混凝土澆筑施工，減少熱量損失。

⑷采用機(jī)械振搗，分層連續(xù)澆筑混凝土，分層厚度控制在20～30㎝，間歇時(shí)間最長不得超過30min。已澆筑下層混凝土在被后續(xù)新澆筑的混凝土覆蓋前，不應(yīng)低于5℃。

⑸保證混凝土的入模溫度不低于10℃。澆筑全過程做好溫度檢測工作。

⑹混凝土澆筑完成后，對混凝土進(jìn)行養(yǎng)護(hù)（蓄熱法），保證混凝土水化反應(yīng)速率。

1.8 混凝土保溫養(yǎng)護(hù)措施

常規(guī)混凝土構(gòu)件澆筑完成后，表面及時(shí)覆蓋塑料薄膜等材料，混凝土水化反應(yīng)趨于穩(wěn)定后，在塑料薄膜等材料外加蓋保溫性良好的棉被等材料，覆蓋時(shí)間不少于設(shè)計(jì)文件及規(guī)范要求的養(yǎng)護(hù)時(shí)間。大體積混凝土澆筑完成后，表面及時(shí)覆蓋保溫性良好的棉被等材料，利用混凝土自身水化反應(yīng)產(chǎn)生的水化熱保溫，覆蓋養(yǎng)護(hù)材料的覆蓋時(shí)間不少于設(shè)計(jì)文件及規(guī)范要求的養(yǎng)護(hù)時(shí)間。

2 施工質(zhì)量控制措施

⑴拌合樓溫度需要持續(xù)保持在10℃以上。

⑵嚴(yán)禁直接加熱水泥。投料過程應(yīng)避免水泥和熱水直接接觸。

⑶粗細(xì)集料要清潔，含有凍結(jié)物和易凍裂礦物質(zhì)的集料不得使用。為避免發(fā)生堿－骨料反應(yīng)，混凝土防凍劑中如含有鉀、鈉離子，則不得使用混有活性材料的集料。

⑷派專人負(fù)責(zé)測量和加熱攪拌站料倉和水池溫度，保證材料環(huán)境溫度。

⑸混凝土攪拌、運(yùn)輸應(yīng)在封閉環(huán)境下作業(yè)。料倉內(nèi)鋪設(shè)加熱管道（配合蒸汽鍋爐加熱），保持集料溫度。

⑹確?；炷涟韬嫌盟疁囟龋ǜ鶕?jù)不同混凝土配合比及環(huán)境溫度，經(jīng)過熱工計(jì)算得出），并注意及時(shí)補(bǔ)水調(diào)節(jié)。

⑺料倉內(nèi)的粗細(xì)集料要及時(shí)按規(guī)定數(shù)量補(bǔ)充，以保證新入倉集料有充足的升溫時(shí)間。

⑻現(xiàn)場檢測坍落度、含氣量等參數(shù)指標(biāo)，以便分析混凝土拌合質(zhì)量，隨時(shí)調(diào)整拌合物的合易性。

3 安全措施

⑴進(jìn)入冬季施工前，對全體施工人員進(jìn)行冬季施工安全教育和培訓(xùn)交底。

⑵加強(qiáng)用電管理，統(tǒng)一布置變壓器、配電箱、控制箱等設(shè)施，柜體箱門要加鎖保護(hù)。必須由專業(yè)電工進(jìn)行拆接電作業(yè)，嚴(yán)禁私自亂接電線，嚴(yán)禁使用裸線作為臨時(shí)接線。大風(fēng)雪等惡略天氣后要全面檢查供電線路。

⑶雪后及時(shí)清理主要道路的積雪，做好冬季防滑措施。室內(nèi)的廢料及時(shí)清出，保持良好通風(fēng)。

⑷加強(qiáng)施工及駐地用火管理，消防器材按要求足量配備，由專人定期檢查、維護(hù)。施工現(xiàn)場消防水源及設(shè)備設(shè)置明顯標(biāo)記?，F(xiàn)場明火作業(yè)前，必須辦理動(dòng)火證。

⑸加熱鍋爐置于獨(dú)立的鍋爐房內(nèi)，針對鍋爐設(shè)備的使用維護(hù)，制定詳盡的安全操作規(guī)程并嚴(yán)格執(zhí)行，嚴(yán)格做好交接班工作。

4 結(jié)束語

西藏那曲地區(qū)聶榮縣查當(dāng)鄉(xiāng)至永曲鄉(xiāng)公路改建工程第三合同段項(xiàng)目合理采用低溫環(huán)境下混凝土施工保溫技術(shù)措施，有效、高質(zhì)量、綠色節(jié)能地解決冬季低溫環(huán)境下混凝土連續(xù)施工難點(diǎn)，既保證了施工質(zhì)量與安全，也符合國家提倡的節(jié)能減排目標(biāo)，經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益明顯。